JP2915736B2 - Vibration damper for structures - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、構造物用制振装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration damping device for a structure.

【０００２】[0002]

【従来の技術】橋梁，塔，タワー等長大な構造物は風な
どの流体励起力を受けて振動し、その振動が大きい場合
には破壊などに至るので、大きな問題となることがあ
る。ところで、その振動対策としては、例えば、橋梁で
は、図５側面図及び図６VI−VI断面図に示すように、橋
桁１の全体にフラップ１６あるいはスカート１７と呼ば
れる板を取り付けて、橋梁の空力特性を改善させて振動
を起こしにくくする手段や、図７側面図及び図８VIII−
VIII断面図に示すように、橋桁の中央にマス１８，ばね
１９，オイルダンパー２０から構成され、振動数を橋桁
１の振動数に同調させた振動系（動吸振器と呼ばれる）
を取付け、振動を抑制する手段が講じられてきた。2. Description of the Related Art Large structures such as bridges, towers, and towers vibrate under the influence of a fluid excitation force such as wind. If the vibration is large, the structure may be destroyed. As a countermeasure against vibration, for example, in a bridge, a plate called a flap 16 or a skirt 17 is attached to the entire bridge girder 1 as shown in a side view in FIG. 5 and a cross-sectional view in FIG. Means for improving vibration and making vibration less likely to occur; FIG. 7 side view and FIG.
As shown in the VIII cross-sectional view, a vibration system including a mass 18, a spring 19, and an oil damper 20 at the center of the bridge girder, the vibration frequency of which is tuned to the vibration frequency of the bridge girder 1 (called a dynamic vibration absorber).
Means have been taken to suppress vibration.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５〜
図６に示したような手段では、橋桁全体にフラップ，ス
カートを取り付ける必要があり、コストが高く、また、
美観上も好ましくない。また、図７〜図８に示したよう
な手段では、所定の振動抑制効果を得るためには、巨大
な質量体で構成される制振装置が必要となり、コスト面
あるいは設置する点においても問題が多い。SUMMARY OF THE INVENTION However, FIGS.
In the means as shown in FIG. 6, it is necessary to attach flaps and skirts to the entire bridge girder, which is costly.
It is also not desirable from an aesthetic point of view. Further, in the means as shown in FIGS. 7 and 8, a vibration damping device composed of a huge mass body is required in order to obtain a predetermined vibration suppressing effect, which is problematic in terms of cost and installation. There are many.

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、低コストで美観を損なわず、比較的軽量構造
で経済的な構造物用制振装置を提供することを目的とす
る。[0004] The present invention has been proposed in view of such circumstances, and has as its object to provide an economical structure vibration damping device that is low in cost, does not impair the aesthetic appearance, has a relatively lightweight structure, and is economical.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】そのために、本発明は、
構造物に付設され、この構造物に作用する風を前端入口
から導入し、中間部で縮流したのち後端の２叉出口から
排出する２叉ダクトと、同２叉ダクトの２叉部に付設さ
れ縮流された風を、構造物の振動を抑制するように２叉
出口の吹き出し方向を変えるゲートと、同ゲートを上記
構造物の振動を検出するセンサーの信号に基づいて制御
するコントローラーとを具えたことを特徴とする。For this purpose, the present invention provides:
A fork that is attached to the structure and that introduces the wind acting on the structure from the front end inlet, reduces the flow in the middle part, and then discharges it from the fork end at the rear end. A gate for changing the blowing direction of the two-pronged outlet so as to suppress the vibration of the structure, and a controller for controlling the gate based on a signal of a sensor for detecting the vibration of the structure. It is characterized by having.

【０００６】[0006]

【作用】このような構成によれば、図１に示すように、
橋桁１に作用する風外力６は橋桁の中央部に設置された
ダクト３（ダクト３長さは橋桁１の中央径間長の１／１
０程度）で縮流される。一方、橋桁１の振動は加速度セ
ンサー１０で検出され（図３）、その信号を基にダクト
３で縮流された風の流れがゲート５により上方，下方へ
交互に方向制御される。その結果、ダクトから吹き出る
風は、橋桁１の鉛直振動を抑制するように上，下方向に
作用する制振力７として作用する。According to such a configuration, as shown in FIG.
The external wind force 6 acting on the bridge girder 1 is applied to the duct 3 installed at the center of the bridge girder (the length of the duct 3 is 1/1 of the central span length of the bridge girder 1).
(About 0). On the other hand, the vibration of the bridge girder 1 is detected by the acceleration sensor 10 (FIG. 3), and based on the signal, the flow of the wind reduced by the duct 3 is alternately controlled upward and downward by the gate 5. As a result, the wind blown out of the duct acts as a damping force 7 acting upward and downward so as to suppress the vertical vibration of the bridge girder 1.

【０００７】[0007]

【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図１はその側面図及びＢ−Ｂ横断面図、図２は図１
（Ｂ）のII部を示す拡大図、図３は図１の制振システム
の系統図、図４は図３による制振効果を示す線図であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 3 is an enlarged view showing a part II of FIG. 3B, FIG. 3 is a system diagram of the vibration damping system of FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram showing a vibration damping effect according to FIG.

【０００８】まず、図１において、橋桁１に作用し振動
を励起させる風外力６は図１（Ａ）の央部に開口する偏
平長方形断面を有する縮流ダクト３により縮流される。
その開口の桁方向の長さは橋桁１の中央径間の１／１０
程度の長さである。縮流された風の流れは図２に示すよ
うに、ピン周りに回転するゲート５により方向を上，下
に制御される。First, in FIG. 1, an external wind force 6 acting on the bridge girder 1 to excite vibration is contracted by a contraction duct 3 having a flat rectangular cross section which opens at the center of FIG.
The length of the opening in the girder direction is 1/10 of the center diameter of the bridge girder 1
It is about length. As shown in FIG. 2, the flow of the contracted wind is controlled upward and downward by a gate 5 rotating around a pin.

【０００９】このような構造において、橋桁１の振動
は、図３に示すように、加速度センサー１０により検出
され、その信号はアンプ１１，Ａ／Ｄ変換器１２を介し
て計算機１３に取り込まれ、その出力はＤ／Ａ変換器１
４，コントローラー１５を介してゲート駆動用モーター
４に送られて、ゲート５が制御される。ダクト３によ
り、縮流された風は上，下に橋桁１の振動を抑制するよ
うに吹き出し、制振力７として作用する。すなわち、風
対力６はゲート５によりその吹き出し方向が制御され、
振動を抑制する制振風外力７として用いられる。In such a structure, the vibration of the bridge girder 1 is detected by an acceleration sensor 10 as shown in FIG. Its output is D / A converter 1
4, sent to the gate driving motor 4 via the controller 15 to control the gate 5. The wind constricted by the duct 3 blows up and down so as to suppress the vibration of the bridge girder 1 and acts as a vibration damping force 7. That is, the blowing direction of the wind force 6 is controlled by the gate 5,
It is used as a damping wind external force 7 for suppressing vibration.

【００１０】本発明者は、本発明による作用効果を風洞
模型で試験したところ、図４に示すような好結果を得
た。すなわち、図４（Ａ）は外力を示し、この風力によ
り、橋梁模型は本発明装置を備えない場合は、同図
（Ｂ）に示す加速度で上下方向に振動したのであるが、
本発明装置を付設した場合は、同図（Ｃ）に示すように
その加速度は著減することが判明した。橋梁のような水
平方向に長い構造物の場合、通常低振動数の振動モード
は同図（Ｄ）に示す２節上下振動であり、回転振動つま
りねじり振動などは高振動数でないと生じない。ところ
で、励起される振動の振動数と風速とは正比例の関係が
あり、上下振動は低風速で発生し、ねじり振動は高風速
で発生するので、一般に問題となるのは、上下振動であ
るから、本発明は著大な実益が期待される。なお、本発
明は一般に風外力等の流体外力を制振力として利用する
ので、流体外力により振動する煙突，塔，高層ビル，ク
レーン等の構造物にも適用可能である。The present inventor tested the effects of the present invention with a wind tunnel model, and obtained good results as shown in FIG. That is, FIG. 4A shows an external force, and the wind model vibrated in the vertical direction at the acceleration shown in FIG.
When the device of the present invention was provided, it was found that the acceleration was significantly reduced as shown in FIG. In the case of a structure that is long in the horizontal direction, such as a bridge, the vibration mode with a low frequency is usually a two-node vertical vibration shown in FIG. 4D, and rotational vibration, that is, torsional vibration does not occur unless the frequency is high. By the way, since the frequency of the excited vibration and the wind speed have a direct proportional relationship, the vertical vibration occurs at a low wind speed, and the torsional vibration occurs at a high wind speed. The present invention is expected to have significant benefits. Since the present invention generally uses a fluid external force such as a wind external force as a vibration damping force, the present invention is also applicable to structures such as chimneys, towers, high-rise buildings, and cranes that vibrate due to the fluid external force.

【００１１】[0011]

【発明の効果】このような装置によれば、下記の効果が
奏せられる。 （１）図９に示すように、本流体励起力利用制振装置に
より橋桁の振動が低減する。 （２）振動を発生させる源となる流体励起力をそのまま
制振力として用いるため、比較的簡単な小規模のシステ
ムで制振できる。 （３）比較的システムが小さくなるため低コストのシス
テムとなる。 （４）システムの重量はダクトとゲートの重量が主であ
り、軽量なシステムとなる。According to such an apparatus, the following effects can be obtained. (1) As shown in FIG. 9, the vibration of the bridge girder is reduced by the fluid excitation force utilizing vibration damping device. (2) Since the fluid excitation force, which is a source of generating vibration, is used as it is as the vibration damping force, the vibration can be damped with a relatively simple small-scale system. (3) Since the system is relatively small, the cost is low. (4) The weight of the system is mainly the weight of the duct and the gate, and the system is lightweight.

【００１２】要するに本発明によれば、構造物に付設さ
れ、この構造物に作用する風を前端入口から導入し、中
間部で縮流したのち後端の２叉出口から排出する２叉ダ
クトと、同２叉ダクトの２叉部に付設され縮流された風
を、構造物の振動を抑制するように２叉出口の吹き出し
方向を変えるゲートと、同ゲートを上記構造物の振動を
検出するセンサーの信号に基づいて制御するコントロー
ラーとを具えたことにより、低コストで美観を損なわ
ず、比較的軽量構造で経済的な構造物用制振装置を得る
から、本発明は産業上極めて有益なものである。In short, according to the present invention, there is provided a forked duct which is attached to a structure, introduces wind acting on the structure from a front end inlet, reduces the flow at an intermediate portion, and discharges the air from a forked rear end. A gate for changing the blowout direction of a fork at an outlet of a fork, which is provided at a fork of the fork and for suppressing the vibration of the structure, and detecting the vibration of the structure. By providing a controller that performs control based on the signal of the sensor, it is possible to obtain an economical structure damping device that is relatively lightweight and economical at a low cost without compromising the aesthetic appearance. Things.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明を橋梁に適用した一実施例を示す全体側
面図及びそのＢ−Ｂ横断面図である。FIG. 1 is an overall side view showing an embodiment in which the present invention is applied to a bridge, and a BB transverse sectional view thereof.

【図２】図１（Ｂ）のII部を示す拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view showing a portion II in FIG. 1 (B).

【図３】図１の制振システムの系統図である。FIG. 3 is a system diagram of the vibration damping system of FIG. 1;

【図４】図３による制振効果を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a vibration damping effect according to FIG. 3;

【図５】従来の制振装置付橋梁を示す全体側面図であ
る。FIG. 5 is an overall side view showing a conventional bridge with a vibration damping device.

【図６】図５のVI−VI横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5;

【図７】図５とは異なる従来の制振装置付橋梁を示す全
体側面図である。7 is an overall side view showing a conventional bridge with a vibration damping device different from FIG.

【図８】図７のVIII−VIII横断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 橋桁 ２ 橋脚 ３ ダクト ４ ゲート駆動用モーター ５ ゲート ６ 風外力 ７ 制振力 ８ アーム ９ ピン １０ 加速度センサー １１ アンプ １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ 計算機 １４ Ｄ／Ａ変換器 １５ コントローラー １６ フラップ １７ スカート １８ マス １９ ばね ２０ オイルダンパー ２１ 設置用架台 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bridge girder 2 Bridge pier 3 Duct 4 Gate drive motor 5 Gate 6 Wind force 7 Damping force 8 Arm 9 Pin 10 Acceleration sensor 11 Amplifier 12 A / D converter 13 Computer 14 D / A converter 15 Controller 16 Flap 17 Skirt 18 Mass 19 Spring 20 Oil damper 21 Mounting base

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16F 15/02 E04H 9/02 E04H 9/14 E01D 1/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁶ , DB name) F16F 15/02 E04H 9/02 E04H 9/14 E01D 1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 構造物に付設され、この構造物に作用す
る風を前端入口から導入し、中間部で縮流したのち後端
の２叉出口から排出する２叉ダクトと、同２叉ダクトの
２叉部に付設され縮流された風を、構造物の振動を抑制
するように２叉出口の吹き出し方向を変えるゲートと、
同ゲートを上記構造物の振動を検出するセンサーの信号
に基づいて制御するコントローラーとを具えたことを特
徴とする構造物用制振装置。1. A forked duct which is attached to a structure and which introduces wind acting on the structure from a front end inlet, reduces the flow at an intermediate portion, and discharges the air from a forked end at a rear end. A gate that changes the blowing direction of the two-forked outlet so as to suppress the wind that is attached to the two-forked part and reduces the flow of the structure;
A controller for controlling the gate based on a signal from a sensor for detecting vibration of the structure.